Válts MeRSZ+ -ra!

MeRSZ online
okoskönyvtár

Több száz tankönyv egy helyen.
Online. Bárhol. Bármikor.

Erdődi Ferenc, Gergely Pál, Vereb György

Általános és bioszervetlen kémia

A légköri oxigén és ózon kialakulása

Feltételezések szerint az oxigén megjelenése a légkörben a ,„víz fotolízisé"-vel kapcsolatos. A fotokémiai reakcióban
 
HOH(g)
search
 H(g) + ·OH(g)
 
a víz hidrogénatomra és hidroxilgyökre bomlott, amelyekből nem fotokémiai reakció révén keletkezett az oxigén:
 
H(g) + ·OH(g) → H2(g) +O(g) ,
 
·OH(g) + ·OH(g) → H2(g)+ O2(g) .
 
Mivel az oxigénmolekula is elnyeli a víz bomlását kiváltó sugárzást, ezért a légköri oxigén keletkezése lelassult. Ebben szerepet játszhatott az ózonréteg kialakulása is az alábbi reakciók útján:
 
O3(g)
search
 O2(g) + O(g)
 
A fenti folyamatban keletkező atomos oxigén további ózont hozhat létre, ill. ózonnal reagálva O2-molekulák is képződhetnek:
 
O(g) +O3(g) → 2 O2(g) + kinetikai energia.
 
Az ózon képződésének feltételei: (a) megfelelő hullámhosszúságú (ultraibolya) sugárzás; (b) a trimolekulás ütközéshez elegendő koncentrációjú O2 és O, (c) egy harmadik molekula vagy atom (M*), amelynek energiafelvétele, aktivált forma (M) képződésével biztosítja a sugárzással nem járó reakcióban az energia- és impulzusmomentum-megmaradást.
Mivel az ózon folyamatosan bomlik, és újraképződése a légkör felső rétegeiben történik, az ózonréteg napjainkban 15–30 km magasságban található.
 
A biológiai evolúció kezdetén a vízből sugárzás hatására keletkezett oxigén egyensúlyi koncentrációja önszabályozó folyamat eredményeként a jelenlegi atmoszférikus koncentrációnak (Present Atmospheric Level = 1 PAL) csak ezredrésze lehetett (Urey-szint). Mivel az ózon elnyeli a 340 nm-nél rövidebb hullámhosszúságú sugárzást, lehetővé vált az élő szervezetek kijutása az ősóceán mélyéből. Fotoszintetizáló mikroorganizmusok jöttek létre, és az atmoszféra oxigéntartalma a fotoszintézis eredményeként növekedni kezdett. Ez az ózonoszféra kiterjedésével és az élőlények légzésre való átállásával járt együtt. A földi légkör „hőcsapdája” (elsősorban a levegő CO2-tartalma révén) a földfelszín felmelegedését biztosítja, az ózonoszféra alatti ,,hidegcsapda" (kb. -60 °C) a vízgőz ,,megszökését”, elpárolgását akadályozza a légkörből.
Az oxidáló légkörhöz való alkalmazkodás elsőként valószínűleg az oxigén reakcióképes bomlástermékeinek (szuperoxid-anion, H2O2) elbontását katalizáló enzimeket fejlesztette ki (pl. szuperoxid-dizmutáz, kataláz, peroxidáz), majd kialakultak az oxigént hasznosító mechanizmusok is (pl. O2-transzport, légzési lánc, oxidázok, oxigenázok).
 
Az atmoszféra jelenlegi egyensúlyát elsősorban az ózonoszféra emberi tevékenység hatására fokozódó bomlása veszélyezteti.
A légkörbe került halogénezett szénhidrogének klóratomjai (tulajdonképpen szabad gyökök) központi szerepet játszanak a sztratoszféra ózonpusztító katalitikus folyamatában. A klór elsősorban a freonok [hűtőgépekben és spray-palackokban használt nem mérgező, nem gyúlékony és könnyen cseppfolyósítható gázok (pl. CFCl3, CF2Cl2)] ultraibolya sugárzás indukálta bomlásával kerül a légkörbe és reagál az ózonmolekulával:
 
CFCl3(g)
search
 Cl(g) + CFCl2(g) ,
 
Cl(g) + O3(g) → ClO(g) + O2(g) .
 
A képződő klór-monoxid reakcióba lép az ózon spontán bomlásából származó oxigénatommal
 
CIO(g) + O(g) → Cl(g) +O2(g) ,
 
újabb klóratomot szabadítva fel. Ez az ún. klór-katalitikus körfolyamat. Ennek révén egyetlen klóratom több százezer ózonmolekula megsemmisítésére képes.
A szuperszonikus repülőgépekból (rakétahajtóművekból) és nitrogén mứtrágyák bomlásából nitrogén-oxidok jutnak az ózonoszférába. A nitrogénmonoxid (NO) az ózon bomlását katalizálja:
 
újabb klóratomot szabadítva fel. Ez az ún. klór-katalitikus körfolyamat. Ennek révén egyetlen klóratom több százezer ózonmolekula megsemmisítésére ké­ pes.
A szuperszonikus repülőgépekbó1(rakétahajtóművekbó1) és nitrogén ma­ trágyák bomlásából nitrogén-oxidok jutnak az ózonoszférába. A nitrogén­ monoxid (NO) az ózon bomlását katalizálja:
 
NO(g) + O3(g) → NO2 + O2(g)
 
Ez a hatás azonban nem számottevő a halogénezett szénhidrogénekéhez képest. A sztratoszférába jutó NO2 és CH4 szerepet játszhat a reakcióképes CIO és Cl megkötésében:
 
NO2(g) + ClO(g) → ClONO2(g),
 
CH4(g) + 2 Cl(g) → CH3Cl(g) + HCl(g)
 
A klór-nitrát (ClONO2) és a metánból keletkező HCl stabil, „klórtározókat” alkotnak. Stabilitásuk azonban viszonylagos a légkörbe kerülő SO2 és nitrogén-oxidok miatt. Ezek kénsavvá és salétromsavvá oxidálódva a vízgőzzel aeroszolt képeznek a Föld Északi- és Déli-sarki területei felett. Télen a sztratoszférában fellépő igen alacsony hőmérsékleten (-80°C) a HNO3 és vízgőz kristályokat alkot, és feltételezik, hogy ezek felületén a klórtározókból ismét Cl2 keletkezik, amely a tavasszal intenzívvé váló napsugárzás hatására Cl-atomokra bomlik. Ezért a kibocsátott (ipari és vulkanikus) kén-dioxidnak is szerepe lehet az „ózonpajzs” pusztulásában, ill. a Déli-sark fölötti időszakos „ózonlyuk” kialakításában (194. ábra).
 
 
Az ózonréteg vastagságát az elnyelt UV-fény intenzitáscsökkenéséből számítják és Dobson-egységben adják meg, ami a századmilliméterekben mért ózonréteg teljes vastagsága standard hőmérsékleten és nyomáson. Az Egyenlítő felett átlagosan 260 Dobson mérhető. A Déli-sark fölött az ózon 1978 óta 300 Dobson-egységről 180-ra csökkent.
 
Általános és bioszervetlen kémia

Tartalomjegyzék

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 705 1

Orvostudomány

A könyv feladata, hogy az orvostudományt, gyógyszerésztudományt és biológiát választó egyetemi szak hallgatóit és e téma iránt érdeklődőket megismertesse egyrészt a kémia tudomány alapjaival, az általános kémiával, másrészt a fémek és nemfémes elemek biológiai szerepével, a bioszervetlen kémiával vagy másképp, szervetlen biokémiával.

Hivatkozás: https://mersz.hu/erdoddi-gergely-vereb-altalanos-es-bioszervetlen-kemia//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero
Kivonat
fullscreenclose
printsave